目前,電子用品市場(chǎng)上應(yīng)用最廣泛的是鋰離子電池,特斯拉產(chǎn)品也用這種電池。鋰離子電池屬于二次電池,可以重復(fù)使用。
1991年,索尼公司推出第一塊商品化鋰離子電池,并帶來(lái)電池工業(yè)的一次革命。鋰離子電池首先進(jìn)入手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品市場(chǎng),沒(méi)用幾年時(shí)間就一統(tǒng)天下,將鎳鎘電池、鎳氫電池等逐出市場(chǎng)。
其實(shí),二次電池領(lǐng)域也是一個(gè)大家族,有鉛酸電池、鎳氫電池、鎳鎘電池、鈉硫電池、液流電池等。全球電池市場(chǎng)中,鉛酸電池的市場(chǎng)份額,在所有二次電池中仍占據(jù)絕對(duì)主導(dǎo)地位,不過(guò)鋰電池增勢(shì)迅猛。
2018年,鋰電池全球市場(chǎng)規(guī)模將比2013年增加31.7%,占整體電池市場(chǎng)的比重,達(dá)到三成左右。
能量密度、價(jià)格、安全、壽命、體積等是衡量電池的常用指標(biāo)。黃學(xué)杰分析,電池在不同的使用環(huán)境中,側(cè)重的指標(biāo)不一樣,“不同的設(shè)備中,對(duì)電池指標(biāo)的注重可以協(xié)調(diào),尤其是相互制約與矛盾的指標(biāo)”。
手機(jī)電池需要在最小的尺寸里裝盡量多的能量,安全系數(shù)會(huì)低一些,消費(fèi)者可以忍受高一些的價(jià)格,壽命也可以短一些,一般3年就夠;汽車(chē)用電池需要10年以上的壽命,安全系數(shù)要求更高,同時(shí)價(jià)格不能太高;在大的儲(chǔ)能領(lǐng)域,需要電池壽命達(dá)到20年以上,體積指標(biāo)可以放松一些。
在上述指標(biāo)中,顯示設(shè)備續(xù)航能力的電池能量密度,常常與安全性是相互矛盾的,即能量密度越高,危險(xiǎn)性也就越大。
鋰電池的關(guān)鍵技術(shù)主要集中在正負(fù)極材料、電解質(zhì)和隔膜上,材料的性能和制備工藝很大程度上決定了電池的性能。
電池技術(shù)的突破依賴(lài)基礎(chǔ)材料性能的提升,遺憾的是,材料鮮有重大突破。石墨烯材料被廣為看好,不過(guò),至今沒(méi)有真正的產(chǎn)品可用。
在隔膜方面,美國(guó)與日本擁有先進(jìn)隔膜生產(chǎn)的技術(shù)專(zhuān)利,但這些研發(fā)成果都針對(duì)小電池,尤其是在數(shù)碼產(chǎn)品、智能手機(jī)領(lǐng)域,對(duì)于未來(lái)的大型電動(dòng)車(chē)電池、電網(wǎng)儲(chǔ)能電池,目前隔膜的研究思路是否適合,陳永認(rèn)為仍是一個(gè)大問(wèn)號(hào)。
除電池的材料之外,電池的結(jié)構(gòu)常常被忽視。
陳永將電池結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)比作是炒菜,不同的廚師用同樣的原材料炒出來(lái)的菜,味道可能是不一樣的?!巴瑯拥牟牧?,采用不一樣的電池結(jié)構(gòu)技術(shù),性能就會(huì)有相當(dāng)大區(qū)別?!标愑缹?duì)《財(cái)經(jīng)》記者說(shuō)。
安全性考慮、材料技術(shù)、電池結(jié)構(gòu)技術(shù),并不是阻礙電池?zé)o限量擴(kuò)容、設(shè)備無(wú)限增大續(xù)航的全部因素,終端產(chǎn)品的設(shè)計(jì)也在掣肘電池?cái)U(kuò)容。要知道,智能手機(jī)中的很多功能沒(méi)有那么緊要,但在后臺(tái)運(yùn)行時(shí)卻很耗電。
即便是特斯拉,也無(wú)法回避當(dāng)前電池技術(shù)面臨的上述局限。此外當(dāng)然也受成本拖累。
Powerwall目前有容量為10千瓦時(shí)與7千瓦時(shí)兩個(gè)版本,售價(jià)分別為3500美元和3000美元,相當(dāng)于2.17萬(wàn)元和1.86萬(wàn)元左右人民幣。高昂的價(jià)格,會(huì)成為阻攔其進(jìn)入尋常百姓家的門(mén)檻。
7千瓦時(shí),基本能滿(mǎn)足一個(gè)中國(guó)家庭一天的常規(guī)用電量,但Powerwall想在中國(guó)遍地開(kāi)發(fā),還需要研究中國(guó)的國(guó)情。陳永表示,美國(guó)和中國(guó)的國(guó)情是不一樣的,美國(guó)別墅數(shù)量眾多,都是獨(dú)家獨(dú)戶(hù)的,分布式光伏發(fā)電設(shè)備應(yīng)用廣泛,Powerwall會(huì)受到青睞,中國(guó)則情況不同。